佳文分享 | 微小RNAs与新生儿急性呼吸窘迫综合征的研究进展

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王晓丽　梅花　刘春枝

内蒙古医科大学附属医院新生儿科，呼和浩特　010050

通信作者：梅花，

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新生儿急性呼吸窘迫综合征( neonatal acute respiratory distress syndrome，NARDS)是常发生于足月儿和晚期早产儿的一种严重威胁新生儿生命的呼吸危重症，临床上主要是由于缺氧窒息、感染、胎粪及羊水吸入等原因，造成肺部血管的表皮细胞受损，从而使患儿出现进行性呼吸窘迫和呼吸衰竭[1-2]。目前国际上将急性起病，并伴随肺水肿和双肺弥漫性透光度减低，进而引起氧合障碍和呼吸衰竭的临床疾病作为NARDS的蒙特勒诊断标准[3]。微小RNA(microRNAs，miRNAs）是一类长度为18~24个核苷酸的单链非编码小分子RNA，不能编码蛋白质，但可以与信使RNA（messenger RNA，mRNA）特异性结合，调节基因的表达[4-6]。众所周知，miRNAs能够参与炎症和感染的发生[7-8]。研究已发现，miRNAs在成人急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)的发病中起到了关键性作用，有望成为成人ARDS诊断的生物标志物[9]，同时，miRNAs还可能成为成人ARDS新的治疗靶点[10-11]。通过对既往文章的研读[1,12]，不难发现，成人ARDS与NARDS存在许多相同点：（1）都是在原发病如感染、休克、异物吸入等的基础上引发的急性、弥漫性肺部损伤；（2）都是急性起病；（3）都存在氧合障碍，且吸氧以后难以纠正；（4）X线都表现为双肺弥散性、不规则性透亮度减低，肺纹理增多、增粗，呈弥散性肺浸润影；（5）都排除心功能不全等一切可能影响诊断的其他疾病因素。周晓光[13]也发现针对NARDS的诊断国内外尚无统一的标准，如前所述成人ARDS与NARDS存在许多相同点，故在很大程度上对于NARDS的诊断建议仍沿用成人的诊断标准。由于成人ARDS与NARDS在致病过程中存在许多交叉点，故推测miRNAs在NARDS的诊疗过程中也发挥着上述作用。本研究旨在对最新研究发现的在NARDS发病过程中具有诊断和治疗价值的miRNAs的非正常表达及其作用机制进行综述，为疾病的诊断及防治提供新的方向。查阅大量最新文献后发现miR-181a、miR-424、miR-211-5p、miR-126-5p、miR-34a、miR-7-5p，这6种miRNAs主要参与人类ARDS的发生，并在其病理过程中发挥巨大作用，故本文针对上述miRNAs的病理机制、作用及变化进行阐述，以期为临床疾病的诊断和治疗提供帮助。

一、miR-181a与NARDS

ARDS所引起的细胞层面的病理学变化主要是中性粒细胞在肺部组织聚集，并被激活，从而使其释放出炎症因子和细胞因子，造成肺部组织的炎症损伤和感染[14]。在ARDS损伤的肺组织中，中性粒细胞大量增多，同时，伴随着miR-181a的显著表达[15]，可见这两者之间可能存在相关性。miR-181a是T细胞受体信号阈值的关键调节因子,成熟T细胞中miR-181a表达的增加可增强细胞对抗原的敏感性[9,16]，故miR-181a在ARDS损伤的肺组织中显著增多，应该是T细胞在损伤肺组织中发挥细胞免疫所引起的。有研究发现，在脂多糖诱导的ARDS小鼠模型中，miR-181a的表达显著上调，进而作用于其靶基因Bcl-2，对细胞凋亡进行调控，导致A549细胞凋亡[15]，这一发现又从基因层面证实了miR-181a参与ARDS的发病过程。另外，Wang等[15]在对脂多糖诱导的ARDS小鼠模型研究中发现，miR-181a在脂多糖诱导的ARDS小鼠肺损伤中起着凋亡促进剂的作用。

综上所述，推测miR-181a在NARDS的发病过程中，既是疾病发生的一种标志物，同时也是一种致病因素，因而在未来的临床工作中，可以通过检测和干预miR-181a的表达，实现对疾病的诊断和治疗，但是具体如何实施，还需要进一步的研究和探索。

二、miR-424与NARDS

与miR-181a在NARDS发病中的作用相反，研究发现miR-424在ARDS的发病中发挥着保护作用[18]。新生儿发生ARDS时，肺组织就会出现缺氧，这时的低氧环境会促使肺部血管收缩，进而出现低氧血症和肺动脉高压（pulmonary hypertension，PAH)。而miR-424在肺动脉高压的肺泡内皮细胞中的表达是减少的[17]，因此间接证明了miR-424在ARDS损伤的肺组织中的表达是下调的。缺氧诱导的miR-424主要影响内皮细胞的血管重塑和生成[9,18]。肺部的低氧环境会不同程度增加内皮细胞中的miR-424水平，使其发挥稳定缺氧诱导因子-1α的作用，进而实现其保护作用[18]，当新生儿发生ARDS时，其是否会发挥保护作用还有待研究。

因而，在未来的临床工作中，可以试图通过监测miR-424的变化对NARDS的病情进展情况进行评估，以期为临床治疗提供指导。

三、miR-211-5p与NARDS

研究已经证实，巨噬细胞无论是在急性炎症，还是慢性炎症中都发挥着重要的介质作用[19]。Wang等[20]在脂多糖诱导的ARDS大鼠模型的支气管肺泡灌洗液中，发现中性粒细胞、巨噬细胞及淋巴细胞大量增加，ARDS大鼠模型的支气管肺泡灌洗液来源巨噬细胞中miR-211-5p相对表达异常上调，同时发现miR-211-5p表达的增加与白细胞介素-10（interleukin-10，IL-10）的分泌减少呈负相关。不同于以往许多研究，Wang等[20]把注意力集中到了巨噬细胞上，通过使用Miranda计算方法以及实验，结果证实了miR-211-5p的过度表达可以抑制其在巨噬细胞中的潜在靶基因IL-10的分泌和表达；研究还提示在脂多糖诱导的ARDS大鼠模型的支气管肺泡灌洗液中核因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）通路被异常激活，进而刺激miR-211-5p的表达，再完成上述过程。研究发现，肺泡巨噬细胞蛋白磷酸酶2A（protein phosphatase 2A，PP2A）中的PP2ACα是脂多糖诱导ARDS的一种新的保护因子，PP2ACα通过NF-κB通路和丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）通路负性调节脂多糖诱导的巨噬细胞中细胞因子的分泌。因此，表明PP2ACα为ARDS/急性肺损伤的治疗提供了新方案[21]。

结合这一系列的实验结果，不难发现NF-κB/miR-211-5p/IL-10信号轴在ARDS的炎性损伤中发挥了重要作用，这为了解NARDS的发病机制提供了理论依据，也为将来NARDS的诊治做好了铺垫。

四、miR-126-5p与NARDS

miR-126和血管内皮生长因子A在调节血管内皮细胞的生成和炎症反应的发生中起着重要作用[22-23]，这在既往的研究中早已被证实。Tang等[24]的研究发现在脂多糖诱导的急性肺损伤小鼠模型的肺组织和脂多糖处理的肺泡Ⅱ型上皮细胞中，miR-126-5p表达下调，而血管内皮生长因子A过表达，这一发现提示两者在参与急性肺损伤过程中可能存在着一定的相关性。进一步研究发现，miR-126-5p可以直接作用于血管内皮生长因子A的3'-非编码区（untranslated region, UTR）抑制血管内皮生长因子A的表达，故推测在脂多糖诱导的急性肺损伤中，miR-126-5p的下调可能与血管内皮生长因子A的过表达和ARDS造成的急性肺损伤的进展有关，同时，还发现miR-126-5p的过表达可以减弱脂多糖诱导的肺泡液清除蛋白的下调[24]。

以上结果提示miR-126-5p在NARDS诊疗中具有潜在的参考意义，有望为将来NARDS的治疗提供新思路。

五、miR-34a与NARDS

miR-34a在脂多糖所致急性肺损伤小鼠模型的肺组织中表达增加[25]以及miR-34a过表达可以抑制肺动脉平滑肌细胞增殖[26]。此外，研究发现，miR-34a在暴露于高氧环境下的新生小鼠肺中的表达增加，损害了高氧环境下的新生小鼠的内皮血管生成，提示miR-34a在改变血管内皮细胞稳态中起作用[27]。Shah等[28]在脂多糖诱导的ARDS小鼠模型中发现，miR-34a可以通过调节整个肺和内皮细胞中miR-34a靶蛋白Sirtuin1(降低)和p53表达(增加)来诱导内皮功能障碍和内皮细胞连接的破坏，因而在此基础上进一步研究miR-34a/Sirtuin1/p53信号轴在ARDS中的作用，对进一步了解肺内皮细胞屏障功能的机制具有重要意义。同时，该研究还发现当内皮细胞中miR-34a表达上调时，线粒体膜电位降低，氧化型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（oxidized form of nicotinamide-adenine dinucleotide，NAD+/还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（reduced form of nicotinamide-adenine dinucleotide，NADH）比值降低，细胞内ATP生成减少，造成细胞功能障碍。另外，Liu等[29]在对肺损伤小鼠模型的研究中也发现，miR-34a通过白细胞介素-6受体（interleukin-6 receptor，IL-6R）/信号转导子与转录激活子3（signal transducter and activator of transcription 3，STAT3）/miR-34a通路在肺损伤的过程中起到了保护作用。Cui等[30]的研究发现，miR-34a在特发性肺纤维化患者和实验性肺纤维化小鼠肺成纤维细胞中表达上调，miR-34a通过促进肺成纤维细胞的衰老而抑制纤维化反应的发生。

结合以上研究结论，在未来的临床工作中，有可能通过下调miR-34a的表达或调节其靶蛋白Sirtuin1和p53，改善内皮功能障碍和减轻NARDS所造成的肺损伤，其治疗结果值得研究，以期为临床NARDS的治疗提供帮助。

六、miR-7-5p与NARDS

研究已经证实，miR-7是肺组织中含量最高的miRNAs之一[31]。而Qin等[32]用TargetScan软件对miRNA-7-5p的靶基因进行了预测，发现miR-7-5p能与其靶基因哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）和血清和糖皮质激素诱导的蛋白激酶1（serum and glucocorticoid induced kinase 1，SGK-1）的3'-UTR结合，诱导转录后基因沉默。然后在用脂多糖刺激的A549细胞中发现，miR-7-5p表达显著上调，mTOR和SGK-1 mRNA的表达水平明显下调。这表明miR-7-5p抑制了mTORC2/SGK-1信号通路的活性。研究结果表明miR-7-5p可以在转录后水平上沉默mTOR和SGK-1基因，并通过mTORC2/SGK-1信号通路下调人肺泡上皮细胞中钠通道的表达；抑制miR-7-5p的表达可恢复ARDS患者肺泡上皮细胞中钠通道的表达，从而使ARDS患者受益。miR-7-5p是一个值得进一步研究的潜在治疗靶点。

七、其他miRNAs与NARDS

除以上几种miRNAs外，还有许多miRNAs也被发现在ARDS造成的肺损伤中有重要作用。例如，过表达的miR-615-3p通过Wnt/β连环蛋白（β-catenin）通路，抑制骨髓间充质干细胞向肺泡Ⅱ型上皮细胞分化，从而促进NARDS的发生[33]。miR-494上调能使核因子E2相关因子2（nuclear factor E2 related factor 2，Nrf2）信号通路失活，继而促进脓毒症相关ARDS大鼠模型急性肺损伤的发生[34]。miR-27A可以通过调节Toll样受体4（Toll-like receptor 4，TLR4）/髓样分化因子88（myeloid differentiation factor 88，MyD88）/NF-κB通路抑制炎症和凋亡，从而减轻脂多糖诱导的小鼠急性肺损伤[35]。同时，也有研究发现，miR-27a-3p在治疗肺纤维化方面具有抗纤维化的作用[36]。Guan等[37]发现rno-let-7 miRNAs家族的rno-let-7a、rno-let-7b、rno-let-7c和rno-let-7f等的下调能通过其靶基因IL-6的协同调节在ARDS的发生发展过程中发挥重要的作用。虽然这些miRNAs也在NARDS的发病中起到参与作用，但其作用机制远不及前面提到的几种主要的miRNAs详尽，作用方式也不及前面提到的几种主要的miRNAs直接，目前的研究也仍处于初级阶段，为了临床的治疗需要，还需要进一步深入挖掘其存在的意义。

八、小结和展望

在NARDS中miRNAs表达水平的变化与其病理变化密切相关，某些miRNAs表达的上调或者下调足以引起NARDS的发生和发展，通过纠正异常表达的miRNAs或纠正参与调控异常表达miRNAs的因子，都可能使NARDS得以减轻或逆转，这将为治疗NARDS提供新的思路。但miRNAs的种类繁多，每一种miRNAs又有不同的靶基因，且参与不同的信号通路对细胞损伤进行调控，而且肺部的各种损伤交织在一起，并不是以一种病理损伤机制构成发病基础，且存在同一种miRNAs参与不同肺损伤病理机制的情况，这就使得研究非常困难，难以理清各致病机制的关系，很难确定某一个致病机制是否独立存在而不受其他机制的影响。虽然目前关于miRNAs在NARDS的发病机制中的研究还只是冰山一角，但在一定程度上也为临床治疗指明了方向，只是还需要进行临床试验加以验证，才能确保其切实可行。未来，在关于miRNAs与NARDS发病关系的研究中还需要继续努力，努力挖掘出那些不被熟知但确实存在的病理关系。

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